天体物理自然gydF4y2Ba
- 物理系,Technion——以色列理工学院,以色列海法gydF4y2Ba
我建议明星介绍质量和密度尺度导致宇宙中“自然”。即两个比率的统一。1)恒星质量的结合,gydF4y2Ba米gydF4y2Ba*gydF4y2Ba(gydF4y2BacgydF4y2Ba,gydF4y2BaℏgydF4y2Ba,gydF4y2BaGgydF4y2Ba,gydF4y2Ba米gydF4y2BapgydF4y2Ba,gydF4y2Ba米gydF4y2BaegydF4y2Ba,gydF4y2BaegydF4y2Ba与普朗克质量,…),gydF4y2Ba米gydF4y2BaPlgydF4y2Ba,钱德拉塞卡质量会比读的顺序统一gydF4y2Ba
1介绍gydF4y2Ba
非常好地总结了自然主题娜塔莉Wolchover在广达电脑杂志从2013年5月的一篇文章。gydF4y2Ba1gydF4y2Ba我在这里讨论谈话”中列出的两个点作为我们应该走哪边呢?“由内森在2013年令gydF4y2Ba2gydF4y2Ba:1)“量纲分析为什么不工作?所有无量纲数应该是订单”;2)“宇宙常数是quartically divergent-it很好调到120小数点。”gydF4y2Ba
我对第一点的回答是,在天体物理量纲分析工作当恒星被认为是基本的实体。这回答第二个问题。如果恒星的核一生宇宙的动力时,然后从观察到的宇宙常数自然出现。不需要微调。gydF4y2Ba
许多微观物理量之间的关系及其与宏观量的关系进行了讨论gydF4y2Ba卡尔和里斯(1979)gydF4y2Ba那些试图解释这些关系,否则他们将人择原理来解释的一些关系。最近的一项研究是由gydF4y2Ba洞穴和Ostriker (2014)gydF4y2Ba。我不重复的解释在这两个文件。我只是把恒星提供许多物理常数和粒子之间的关系属性,表明自然摆脱关系引入了星星。有人可能会引用关系引入恒星巧合(例如,gydF4y2Ba卡尔和里斯,1979年gydF4y2Ba),但在目前的文章我更喜欢把这些关系称为自然。我的目标是建议第三种选择对待自然,就像我在上一节中解释。gydF4y2Ba
这篇文章并没有发现什么新东西,而是建议包括恒星“基本单位”在考虑自然在我们的宇宙中。自然是会谈中讨论和受欢迎的文章,我使用它们作为参考。我也限制讨论的一般讨论两个数量与自然性,普朗克质量和宇宙学常数(暗能量)。可以找到许多其他关系和巧合gydF4y2Ba卡尔和里斯(1979)gydF4y2Ba和gydF4y2Ba洞穴和Ostriker (2014)gydF4y2Ba。我不会碰多元宇宙的问题通常是连接到基本量的值(例如,gydF4y2Ba利维奥里斯,2005gydF4y2Ba;gydF4y2Ba温伯格2005gydF4y2Ba;gydF4y2Ba利维奥里斯,2018gydF4y2Ba;gydF4y2Ba亚当斯2019年gydF4y2Ba;gydF4y2BaAlonso-Serrano雅尼,2019gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
2钱德拉塞卡质量gydF4y2Ba
普朗克质量,讨论自然被定义为开始gydF4y2Ba
这是许多数量级以上希格斯玻色子的质量和其他基本粒子。如果我们限制粒子世界,自然不存在(如。gydF4y2Ba吃饭,2015gydF4y2Ba)。让我们添加星星。gydF4y2Ba
考虑质量钱德拉塞卡极限gydF4y2Ba米gydF4y2BaChgydF4y2Ba。这就是一个简并电子气体的最大质量可以支持一个身体对抗重力。电子的相对论在这个质量限制,表达式读取gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba米gydF4y2BapgydF4y2Ba= 1.673×10gydF4y2Ba−24gydF4y2Bag是质子的质量gydF4y2BaZgydF4y2Ba和gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba分别是原子序数和原子质量数,元素的(s)组成白矮星(比例gydF4y2BaZgydF4y2Ba/gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba是电子的平均数量每核子白矮星)。常数gydF4y2BaKgydF4y2Ba1gydF4y2Ba≃3.1由纯数字(没有物理常数),和gydF4y2BaKgydF4y2Ba1gydF4y2Ba(gydF4y2BaZgydF4y2Ba/gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)gydF4y2Ba2gydF4y2Ba0.8≃白矮星在自然gydF4y2BaZgydF4y2Ba= 0.5gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba。我最后一平等定义了术语的钱德拉塞卡质量gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba
3自然明星gydF4y2Ba
恒星的质量,即引力维持燃烧氢核的对象,是由需求决定的,氢燃烧氦。从它下面是有限的棕矮星,明星不能压缩和热到足以点燃氢气。星的最小质量gydF4y2Ba米gydF4y2Ba∗gydF4y2Ba> 0.08gydF4y2Ba米gydF4y2Ba⊙gydF4y2Ba。数百倍太阳质量的最大恒星质量还不是很确定,但是辐射压力限制上部质量(例如,gydF4y2Ba卡尔和里斯,1979年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba洞穴和Ostriker, 2014gydF4y2Ba)。有趣的是,钱德拉塞卡质量坐在或多或少的中心恒星质量在对数刻度范围(例如,gydF4y2Ba卡尔和里斯,1979年gydF4y2Ba)gydF4y2Ba
在对数刻度范围的这一比率大约是−2至1.4,- - -远远小于17个数量级的希格斯玻色子的质量和普朗克质量。此外,如果比普朗克质量而不是gydF4y2Ba米gydF4y2BaBChgydF4y2Ba,比例接近团结,因为它读取gydF4y2Ba
重要的是要强调,恒星的质量是由氢经验热核燃烧氦的要求。钱德拉塞卡质量确定简并电子气体的压力能对抗重力。没有要求他们是平等的。但它们。钱德拉塞卡质量的比值,即由普朗克和质子质量,恒星质量的秩序。gydF4y2Ba这是自然gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
当然,恒星的特性是由四种基本力的性质决定的,他们所有的人都参与了核燃烧和恒星结构和粒子的性质。问题是组合的基本常数的部队和粒子的性质给出了两个量的比率是≈1 ?这里的答案是,恒星形成的这种组合gydF4y2Ba
因此给我们宇宙中自然。这是表达gydF4y2Ba方程式4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。恒星的结构实际上是敏感的gydF4y2BaegydF4y2Ba2gydF4y2Ba更多的比gydF4y2BaegydF4y2Ba(电子的电荷)。的常量gydF4y2BaℏgydF4y2Ba和gydF4y2BacgydF4y2Ba,一个人可以把精细结构常数写成一个独立的变量gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
换句话说,就像质子“形式”组合从夸克和电动和颜色的属性力量给大众,质子质量gydF4y2Ba米gydF4y2BapgydF4y2Ba,星星。但明星建立一个更加复杂的组合,和许多更多的基本常数和力量,这个关系的输出并不是量化的,但它是一个连续函数。gydF4y2Ba
我注意到gydF4y2Ba卡尔和里斯(1979)gydF4y2Ba试图证明gydF4y2BaNgydF4y2BaPl∗gydF4y2Ba预计1∼。然而,他们不得不使用更复杂的数据计算不仅仅是数量级估计。他们专门使用氢的核燃烧温度,gydF4y2BaTgydF4y2BaHgydF4y2Ba,的一个因素gydF4y2Ba问gydF4y2Ba∼10gydF4y2Ba−2gydF4y2Ba在表达gydF4y2BakTgydF4y2BaHgydF4y2Ba=gydF4y2BaqmgydF4y2BaegydF4y2BacgydF4y2Ba2gydF4y2Ba。gydF4y2Ba洞穴和Ostriker (2014)gydF4y2Ba考虑最大恒星质量之间的比例和钱德拉塞卡质量,并采取额外的(外部)的因素来自于观察和详细计算理想气体的压力总压比gydF4y2BaβgydF4y2Ba。在设置恒星质量下限gydF4y2Ba洞穴和Ostriker (2014)gydF4y2Ba采取另一个额外的参数得到氢的燃烧温度。的参数是伽莫夫的能量的比值gydF4y2BakgydF4y2BaBgydF4y2BaTgydF4y2Ba/ 3,他们等于5。也不是轻而易举的事情,从基本粒子和物理常数表达的属性。我的方法是不同的。我避免这些额外的参数。我把星星简单地提供不同数量之间的关系。gydF4y2Ba
也要求在宇宙中重子的密度足够高的恒星形成的(例如,gydF4y2Ba卡尔和里斯,1979年gydF4y2Ba;gydF4y2Ba利维奥里斯,2005gydF4y2Ba)。一个相关的自然比例是第五节中讨论。gydF4y2Ba
钱德拉塞卡(1978)gydF4y2Ba在他的文章中,他还指Eddington的工作,提到当辐射压力的比值(1−总压力gydF4y2BaβgydF4y2Ba)是既不能太接近于零,也不能太接近统一,即0.01≲(1−gydF4y2BaβgydF4y2Ba)≲0.9,那么恒星质量是钱德拉塞卡的订单的质量。这个论点是否持有核燃烧力量明星还是恒星引力收缩权力。gydF4y2Ba钱德拉塞卡(1978)gydF4y2Ba强调了惊人的巧合的质量而导致的辐射地球仪Eddington的论点是钱德拉塞卡的顺序相同的质量,和群众的需要点燃核燃烧室内。gydF4y2Ba
4恒星爆炸能量gydF4y2Ba
自然有一些影响。其中一个是,普通恒星会导致白矮星质量接近以上钱德拉塞卡质量。白矮星的质量或以上,铁核的大质量恒星的质量,最终作为一个超新星爆炸。白矮星热核爆炸的超新星,碳和氧燃烧镍;核大质量恒星爆炸的核坍缩超新星形成中子星。典型的超新星,喷射气体的动能gydF4y2Ba
一个理想化的白矮星的半径所支持的退化相对论电子气体是由gydF4y2Ba
在哪里gydF4y2Ba米gydF4y2BaWDgydF4y2Ba白矮星的质量和常数吗gydF4y2BaKgydF4y2Ba2gydF4y2Ba≈1是由纯数字。对其他形式的表达式白矮星半径gydF4y2Ba洞穴和Ostriker (2014)gydF4y2Ba。虽然钱德拉塞卡白矮星的质量电子气体退化,我还是替补的钱德拉塞卡质量gydF4y2Ba米gydF4y2BaBChgydF4y2Ba在gydF4y2Ba7情商。gydF4y2Ba估算一下裸白矮星半径gydF4y2Ba
由于因子(gydF4y2BaZgydF4y2Ba/gydF4y2Ba一个gydF4y2Ba)gydF4y2Ba5/3gydF4y2Ba真正的半径是小的因素gydF4y2Ba
这是典型的超新星爆发的大规模驱逐的动能的大质量恒星(核心崩溃超新星)或白矮星(Ia型超新星)。只是订单的爆炸能量的结合能electron-degenerate明星。gydF4y2Ba
准确计算给低结合能值白矮星爆炸和崩溃的核心的几倍。这是因为内部能量具有积极的价值。然后几次爆炸动能的结合能退化的核心。但这并不改变参数。gydF4y2Ba
的因素gydF4y2Ba
当一个大质量恒星塌缩的核心中子星释放的总能量gydF4y2Ba
5暗能量的自然gydF4y2Ba
通常的方法寻找自然是比较观察到暗能量的密度gydF4y2BaρgydF4y2BaΛgydF4y2Ba= 7×10gydF4y2Ba−30gydF4y2Bag厘米gydF4y2Ba−3gydF4y2Ba普朗克的密度gydF4y2Ba
正如我们在前面部分,看到明星介绍的(复杂)组合基本量给订单统一的质量比,也就是说,一个天体物理质量自然(gydF4y2Ba方程式4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba)。恒星也介绍一些典型的时间尺度,像他们的动态的时间尺度,热的时间尺度,和核寿命。我带核的时间尺度是一颗恒星的一生的发展,像我比较数量的暗能量与宇宙的进化。gydF4y2Ba
星星花大部分的燃烧氢,氦核的生活。恒星的核寿命主要取决于最初的恒星的质量,gydF4y2BaτgydF4y2Banuc∗gydF4y2Ba(0.1gydF4y2Ba米gydF4y2Ba⊙gydF4y2Ba10)≈gydF4y2Ba13gydF4y2Ba一年,gydF4y2BaτgydF4y2Banuc∗gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2BaBChgydF4y2Ba10)≈gydF4y2Ba9gydF4y2Ba年,gydF4y2BaτgydF4y2Banuc∗gydF4y2Ba(gydF4y2Ba米gydF4y2Ba> 10gydF4y2Ba米gydF4y2Ba⊙gydF4y2Ba10)≈gydF4y2Ba7gydF4y2Ba的一年。gydF4y2Ba
现在我问下面的问题。系统将动态时间尺度gydF4y2BatgydF4y2BaDgydF4y2Ba*gydF4y2Ba它等于恒星的核一生gydF4y2BaτgydF4y2BanucgydF4y2Ba吗?答案是一个系统的平均密度gydF4y2Ba
这种密度来自恒星的核寿命取决于许多基本参数。也就是说,gydF4y2Ba
这里的重点是,明星介绍这些基本量之间的基本关系。gydF4y2Ba
因此本文中定义的第二个自然数gydF4y2Ba
虽然范围很大,但它是非常远小于123数量级通常指当gydF4y2BaρgydF4y2BaΛgydF4y2Ba是“自然密度罗克。“此外,附近的一个统一的比例只是坐在这个范围的中心。gydF4y2Ba
我认为明星介绍核时间尺度,其相关的动态时间尺度导致密度等于暗能量密度。恒星的核时间尺度是由基本量的复杂关系,常量和粒子属性。恒星将导致自然的基本量。gydF4y2Ba
重要的是要强调,这里的方法是不同的问题“为什么宇宙常数(暗能量)直到最近变得十分重要?”(例如,gydF4y2Ba利维奥里斯,2005gydF4y2Ba)。即,为什么宇宙的年龄大约等于动态时间与宇宙常数的密度?这里的方法也不同于巧合的身份,有关宇宙的年龄和大小(例如,gydF4y2Ba卡尔和里斯,1979年gydF4y2Ba)。gydF4y2Ba
在目前的方法宇宙的年龄没有重要性。这里给出的相同参数尽快拥有宇宙中氢成为主要的元素;宇宙的第一分钟,10岁gydF4y2Ba−16gydF4y2Ba*目前宇宙的年龄。同样的争论将会真正的宇宙是10gydF4y2Ba16gydF4y2Ba*目前年龄(只要暗能量密度保持不变;参见第6节)。gydF4y2Ba
的确,如果宇宙常数(暗能量)大得多,星星就不会形成(见,例如,gydF4y2Ba有着et al ., 2000gydF4y2Ba,也为其他时间尺度涉及宇宙常数)。原始的价值密度波动也与恒星形成的问题(gydF4y2Ba利维奥里斯,2005gydF4y2Ba)。但是在这里我不检查这些问题;我寻找订单统一的比率,即。,自然。gydF4y2Ba
6在基本常数的变化的影响gydF4y2Ba
《天体物理学自然方法不赞成任何实时变化的大自然的基本常数。原则上,不同常量可以保持不同的比率(4),(5)和(12)统一。然而,典型的恒星质量gydF4y2Ba米gydF4y2Ba*gydF4y2Ba(gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba)和密度,恒星的核寿命了gydF4y2BaρgydF4y2BaD *gydF4y2Ba(gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba)以非常复杂的方式取决于许多基本常数。它随着时间进化需要调整不同的常数来维持这些比率约为统一。gydF4y2Ba
这是宇宙常数的值gydF4y2BaλgydF4y2Ba。即《天体物理学自然第五节提出了要求,如果我们为了避免微调,宇宙常数确实是常数,不随时间变化。gydF4y2Ba
天体物理自然的方法,总的来说,明星,尽管是非常复杂的,作为一个基本的实体在我们的宇宙中,宇宙使简单介绍自然和认为基本常数,包括宇宙常数(暗能量),不随时间变化。gydF4y2Ba
7总结gydF4y2Ba
自然的问题我在这里学习可以带来如下:“什么是基本常数的组合和粒子属性,导致订单统一比率的两个值吗?“我在目前的文章表明,恒星介绍这些组合给可能称之为“天体物理自然。”gydF4y2Ba
明星介绍的恒星质量gydF4y2Ba情商。gydF4y2Ba导致自然关系(4)或(5)。恒星也引入核时间表。如果这个时间尺度与动力相关联的时间尺度,然后密度gydF4y2BaρgydF4y2BaD *gydF4y2Ba给出了一个非常复杂的关系(gydF4y2BaEq。11gydF4y2Ba定义)。这种密度会导致自然关系(12)。gydF4y2Ba
Nathan令图总结了他的谈话,留下两个基本选择,1)放弃自然,或2)超越已知的物理/粒子找到自然。这里我把第三个选项基本上就是添加星星作为一个基本的实体在我们的宇宙中,质子是复合粒子。这让在一个美丽的自然方式,至少在眼睛的天体物理学家。gydF4y2Ba
在第六节我认为天体物理自然方法表明基本常数,包括宇宙常数(暗能量),不随时间变化。gydF4y2Ba
这里给出的参数不是人择原理,例如,作为提出的gydF4y2Ba利维奥和里斯(2005)gydF4y2Ba。gydF4y2Ba利维奥和里斯(2005)gydF4y2Ba列表的恒星形成的必要性来生活。我在两个方面有所不同。1)我把明星相同的层次上,对重子。我不要求质子允许恒星的特性gydF4y2Ba利维奥和里斯(2005)gydF4y2Ba做的。我只是把明星当作我对重子(尽管绝对明星是更复杂的和由重子)。重子和恒星都是复合实体宇宙中存在。他们出现在相同的水平gydF4y2Ba方程式4gydF4y2Ba,gydF4y2Ba5gydF4y2Ba。2)本文提供的参数不需要宇宙中碳的存在。这里所有参数应用如果核反应结束了氦。生活,需要一些化学性质。这里给出的参数不涉及化学。例如,即使所有的恒星温度和强烈的紫外线辐射可以防止生活,这里提出的论点仍持有。gydF4y2Ba
全面总结是,宇宙天体物理自然方法使得简单介绍自然和认为基本常数不随时间变化。gydF4y2Ba
数据可用性声明gydF4y2Ba
最初的贡献提出了研究中都包含在本文/辅料,可以针对相应的作者进一步询问。gydF4y2Ba
作者的贡献gydF4y2Ba
作者证实了这项工作的唯一贡献者和已批准出版。gydF4y2Ba
的利益冲突gydF4y2Ba
作者说,这项研究是在没有进行任何商业或金融关系可能被视为一个潜在的利益冲突。gydF4y2Ba
出版商的注意gydF4y2Ba
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。gydF4y2Ba
确认gydF4y2Ba
我感谢Adi努瑟有用的讨论,和两个裁判非常有用的评论。gydF4y2Ba
脚注gydF4y2Ba
1gydF4y2Bahttps://www.quantamagazine.org/20130524-is-nature-unnatural/gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
2gydF4y2Bahttp://physicsforme.com/2013/07/24/nathan-seiberg-where-are-we-heading/gydF4y2Ba。gydF4y2Ba
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收到:gydF4y2Ba2021年5月20日;gydF4y2Ba接受:gydF4y2Ba2021年12月02;gydF4y2Ba
发表:gydF4y2Ba2022年1月25日。gydF4y2Ba
编辑:gydF4y2Ba
Laszlo安gydF4y2Ba(MTA)孔柯伊观测台,匈牙利gydF4y2Ba版权gydF4y2Ba索克©2022。这是一个开放分布式根据文章gydF4y2Ba知识共享归属许可(CC)。gydF4y2Ba使用、分发或复制在其他论坛是允许的,提供了原始作者(年代)和著作权人(s)认为,最初发表在这个期刊引用,按照公认的学术实践。没有使用、分发或复制是不符合这些条件的允许。gydF4y2Ba
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